1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)畢 業(yè) 論 文 設(shè) 計 開 題 報 告題 目 數(shù)字溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計 學(xué)生姓名 崔 林 林 學(xué)號 所在院(系) 電 信 工 程 系 專業(yè)班級 通信工程 074 班 指導(dǎo)教師 魏 瑞 2011年4月8日題 目數(shù)字溫度檢測系統(tǒng)的設(shè)計一、選題的目的及研究意義測量控制的作用是從生產(chǎn)現(xiàn)場中獲取各種參數(shù)，運用科學(xué)計算的方法，綜合各種先進技術(shù)，使每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都能夠得到有效的控制，不但保證了生產(chǎn)的規(guī)范化、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本，還確保了生產(chǎn)安全。所以，測量控制技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于煉油、

2、化工、冶金、電力、電子、輕工和紡織等行業(yè)。隨著單片機技術(shù)的迅速興起與蓬勃發(fā)展，其穩(wěn)定、安全、高效、經(jīng)濟等優(yōu)點十分突出，所以其應(yīng)用也十分廣泛。單片機已經(jīng)無處不在、與我們生活息息相關(guān)，并且滲透到生活的方方面面。單片機的特點是體積較小，也就是其集成特性，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)是普通計算機系統(tǒng)的簡化，增加一些外圍電路，就能夠組成一個完整的小系統(tǒng)，單片機具有很強的可擴展性。它具有和普通計算機類似的、強大的數(shù)據(jù)處理功能，通過使用一些科學(xué)的算法，可以獲得很強的數(shù)據(jù)處理能力。所以單片機在工業(yè)中應(yīng)用中，可以極大地提高工業(yè)設(shè)備的智能化、數(shù)據(jù)處理能力和處理效率，而且單片機無需占用很大的空間。隨著溫度檢測理論和技術(shù)的不斷更新,

3、溫度傳感器的種類也越來越多，在微機系統(tǒng)中使用的傳感器，必須是能夠?qū)⒎请娏哭D(zhuǎn)換成電量的傳感器，目前常用的有熱電偶傳感器、熱電阻傳感器和半導(dǎo)體集成傳感器等，每種傳感器根據(jù)其自身特性，都有它自己的應(yīng)用領(lǐng)域。本設(shè)計所介紹的數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫比較準(zhǔn)確的場所，或科研實驗室使用，該設(shè)計控制器使用單片機AT89S51，測溫傳感器使用DS18B20，用LCD液晶顯示實現(xiàn)溫度顯示,能準(zhǔn)確達到以上要求.通過對溫度控制通信系統(tǒng)的設(shè)計、制作、了解信息采集測試、校準(zhǔn)、控制及通信的全過程，提高在電子工程設(shè)計和實際操作方面的綜合能力，初步培

4、養(yǎng)在完成工程項目中所應(yīng)具備的基本素質(zhì)和要求。培養(yǎng)研發(fā)能力，通過對多個電子電路的設(shè)計，初步掌握在給定條件和要求的情況下，如何達到以最經(jīng)濟實用的方法、巧妙合理地去設(shè)計工程系統(tǒng)中的某一部分電路，并將其連接到系統(tǒng)中去。培養(yǎng)團隊精神，科學(xué)的、實事求是的工作方法，提高查閱資料、語言表達能力和理論聯(lián)系實際的技能。二、綜述與本課題相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢、研究方法及應(yīng)用領(lǐng)域等溫度是一個非常重要的物理量，因為它直接影響燃燒、化學(xué)反應(yīng)、發(fā)酵、烘烤、煅燒、蒸餾、濃度、擠壓成形、結(jié)晶以及空氣流動等物理和化學(xué)過程。溫度控制失誤就可能引起生產(chǎn)安全、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品產(chǎn)量等一系列問題。因此對溫度的檢測的意義就越來越大。溫度

5、采集控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和人們的生活領(lǐng)域中，得到了廣泛應(yīng)用。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，很多時候都需要對溫度進行嚴(yán)格的監(jiān)控，以使得生產(chǎn)能夠順利的進行，產(chǎn)品的質(zhì)量才能夠得到充分的保證。使用自動溫度控制系統(tǒng)可以對生產(chǎn)環(huán)境的溫度進行自動控制，保證生產(chǎn)的自動化、智能化能夠順利、安全進行，從而提高企業(yè)的生產(chǎn)效率。溫度采集控制系統(tǒng)是在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。嵌入式系統(tǒng)雖然起源于微型計算機時代，但是微型計算機的體積、價位、可靠性，都無法滿足廣大對象對嵌入式系統(tǒng)的要求，因此，嵌入式系統(tǒng)必須走獨立發(fā)展道路。這條道路就是芯片化道路。將計算機做在一個芯片上，從而開創(chuàng)了嵌入式系統(tǒng)獨立發(fā)展的單片機時代。單片機誕

6、生于二十世紀(jì)七十年代末，經(jīng)歷了SCM、MCU和SOC三大階段在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，電流、電壓、溫度、壓力、流量、流速和開關(guān)量都是常用的主要被控參數(shù)。例如：在冶金工業(yè)、化工生產(chǎn)、電力工程、造紙行業(yè)、機械制造和食品加工等諸多領(lǐng)域中，人們都需要對各類加熱爐、熱處理爐、反應(yīng)爐和鍋爐中的溫度進行檢測和控制。采用MCS-51單片機來對溫度進行控制，不僅具有控制方便、組態(tài)簡單和靈活性大等優(yōu)點，而且可以大幅度提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)，從而能夠大大提高產(chǎn)品的質(zhì)量和數(shù)量。因此，單片機對溫度的控制問題是一個工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到的問題。同時溫度也是生活中最常見的一個物理量，也是人們很關(guān)心的一個物理量，它與我們的生活息息

7、相關(guān)，有著十分重要的意義，在工業(yè)生產(chǎn)中，溫度過高或過低會直接影響到產(chǎn)品的質(zhì)量、對機械設(shè)備和控制系統(tǒng)中的各種元器件造成一定的損壞，嚴(yán)重的會影響到生產(chǎn)安全。在日常生活中，溫度過高或過低同樣會造成一些不良影響。在實際生產(chǎn)、生活等各個領(lǐng)域中，溫度是環(huán)境因素的不可或缺的一部分，對溫度及時精確的控制和檢測顯得尤為重要。比如，農(nóng)業(yè)上土壤各個層面上的溫度將會影響植物的生長；在醫(yī)院的監(jiān)護中也用到溫度的測量。在工業(yè)中，料桶里外上限溫度要求不一，以及熱處理中工件各個部位的溫度對工件形成后的性能至關(guān)重要等等。現(xiàn)代電子工業(yè)的飛速發(fā)展對自動測試的要求越來越高。采用單片機對溫度進行控制,不僅具有控制方便和組態(tài)簡單的優(yōu)點,而

8、且可以提高被控溫度的技術(shù)指標(biāo)。針對以上情況，在控制成本的前提下，通過本設(shè)計設(shè)計一款能夠?qū)崟r檢測控制溫度，又具有對系統(tǒng)設(shè)定不同的報警溫度的溫度控制報警系統(tǒng)功能。此系統(tǒng)能夠滿足現(xiàn)代生產(chǎn)生活的需要，效率高，具有較強的穩(wěn)定性和靈活性。因此，在生產(chǎn)和生活中要對溫度進行嚴(yán)格的控制，使溫度在規(guī)定的范圍內(nèi)變化。通過本系統(tǒng)提高學(xué)生對于溫度控制的認(rèn)識。在學(xué)習(xí)實踐中提高對理論的認(rèn)知能力和動手解決實際問題的能力，達到教學(xué)實踐相結(jié)合的目的。及采用先進的科學(xué)技術(shù)，加以豐富的保安實際經(jīng)驗和知識，向社會提供各種超值安全設(shè)備服務(wù)，給用戶帶來安全和放心。隨著人們生活水平的不斷提高,單片機控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來

9、的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計就是一個典型的例子，但人們對它的要求越來越高，要為現(xiàn)代人工作、科研、生活、提供更好的更方便的設(shè)施就需要從數(shù)單片機技術(shù)入手，一切向著數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。三、對本課題將要解決的主要問題及解決問題的思路與方法、擬采用的研究方法（技術(shù)路線）或設(shè)計（實驗）方案進行說明，論文要寫出相應(yīng)的寫作提綱在設(shè)計中要解決的主要問題是單片機對溫度傳感器所采集到的數(shù)據(jù)的處理及液晶顯示器的顯示問題。對于數(shù)據(jù)處理的問題在仔細(xì)研究溫度傳感器的相關(guān)資料后將其解決；對于液晶顯示器的顯示問題只要是硬件的顯示問題，與仿真電路不同，實物中的液晶顯示器需要用一個電位器對液晶顯示器屏幕的對比度

10、進行調(diào)節(jié)，對比度過低的話會導(dǎo)致看不清楚數(shù)字，對比度高的話則是看不見數(shù)字，這樣則需要將其調(diào)整到最佳電壓下才能清楚的顯示所需要的數(shù)字。本設(shè)計總體設(shè)計方案是:控制器采用單片機AT89C51，溫度傳感器采用DS18B20，HYDZ蜂鳴器來實現(xiàn)達到設(shè)定值的報警,用1602液晶顯示傳送數(shù)據(jù)實現(xiàn)溫度顯示。因此要解決的主要問題便是如何利用單片機編程以實現(xiàn)溫度傳感器的溫度采集以及利用液晶顯示器實現(xiàn)溫度的實時顯示， 還有就是實現(xiàn)溫度報警功能。本設(shè)計主要分為硬件和軟件兩部分，其主要內(nèi)容是：硬件設(shè)計硬件設(shè)計部分主要包括單片機最小系統(tǒng)模塊、溫度采集模塊、溫度顯示模塊、報警模塊以及溫度控制模塊。單片機最小系統(tǒng)模塊主要是由

11、單片機、電源、復(fù)位電路、晶振電路組成、它是單片機能夠工作的最基本的內(nèi)容，單片機模塊的作用是把溫度傳感器采集到的溫度數(shù)據(jù)進行處理并將其自液晶顯示器上顯示出來，驅(qū)動蜂鳴器進行報警，并且能夠驅(qū)動電熱絲或者風(fēng)扇，已達到將溫度控制在一定范圍內(nèi)的作用；溫度采集模塊主要由溫度傳感器DS18B20以及電源組成，它能夠采集環(huán)境的實時溫度，并且將之轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號；溫度顯示模塊主要是由液晶顯示器及其外圍電路組成，它的作用是將溫度傳感器所檢測到的溫度經(jīng)單片機處理后顯示出來；報警模塊主要是由蜂鳴器、三極管組成，他的作用是當(dāng)溫度超出規(guī)定的范圍后有單片機控制發(fā)出報警；溫度控制模塊主要有風(fēng)扇和電熱絲組成，它們的作用是將溫度控

12、制在一定的范圍之內(nèi)，即當(dāng)溫度過高是啟動風(fēng)扇，過低是啟動電熱絲。此外，本設(shè)計還增用了三個不同顏色的發(fā)光二極管，以增加其實用性，它們的作用是：當(dāng)溫度高于規(guī)定值時紅色二極管亮，當(dāng)溫度在規(guī)定值內(nèi)時綠燈亮，當(dāng)溫度低于規(guī)定值時黃燈亮。下圖為本設(shè)計硬件的總控制圖。溫度測量顯示模塊報警模塊 單 片 機風(fēng)扇驅(qū)動電熱絲驅(qū)動系統(tǒng)總設(shè)計圖軟件設(shè)計軟件設(shè)計的總體設(shè)計圖如下圖所示，當(dāng)程序開始運行時，先對溫度傳感器和液晶顯示器進行初始化，然后啟動溫度轉(zhuǎn)換，單片機將溫度傳感器讀取的溫度進行處理，之后在液晶顯示器上顯示出來。當(dāng)溫度高于規(guī)定值時，啟動風(fēng)扇，直到溫度降到規(guī)定范圍之內(nèi)后關(guān)閉風(fēng)扇，當(dāng)溫度低于規(guī)定值時，啟動電熱絲，直到溫

13、度升到規(guī)定范圍內(nèi)關(guān)閉電熱絲。軟件設(shè)計的子程序程序包括溫度傳感器驅(qū)動模塊、顯示器驅(qū)動模塊、報警驅(qū)動模塊以及溫度恒定控制模塊。下圖分別為溫度溫度采集流程圖、顯示數(shù)據(jù)流程圖和溫度傳輸流程圖。Y發(fā)DS18B20復(fù)位命令發(fā)跳過ROM命令發(fā)讀取溫度命令讀取操作，CRC校驗9字節(jié)完？CRC校驗正？確？移入溫度暫存器結(jié)束NNY初始化調(diào)用顯示子程序1S到？初次上電讀出溫度值溫度計算處理顯示數(shù)據(jù)刷新發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令NYNY 顯示數(shù)據(jù)流程圖 溫度傳輸流程圖軟硬調(diào)試系統(tǒng)做好后，進行系統(tǒng)的完整調(diào)試。聯(lián)機仿真必須借助仿真開發(fā)裝置、示波器、萬用表等工具。這些工具是單片機開發(fā)的最基本工具。信號線是聯(lián)絡(luò)89C51和外部器件的

14、紐帶，如果信號線連結(jié)錯誤或時序不對，那么都會造成對外圍電路讀寫錯誤。51系列單片機的信號線大體分為讀、寫信號線、片選信號線、時鐘信號線、外部程序存貯器讀選通信號（PSEN）、地址鎖存信號（ALE）、復(fù)位信號等幾大類。這些信號大多屬于脈沖信號，對于脈沖信號借助示波器（這里指通用示波器）用常規(guī)方法很難觀測到，必須采取一定措施才能觀測到。應(yīng)該利用軟件編程的方法來實現(xiàn)。（1） 初始化后，開始運行。 （2） 如果運行過程中出現(xiàn)問題，按復(fù)位鍵后，重新開始。四、檢索與本課題有關(guān)參考文獻資料的簡要說明1 趙曉安.MCS-51單片機原理及應(yīng)用M. 天津：天津大學(xué)出版社，2001.3 34-412 夏繼強.單片機

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